第8章多媒体通信终端与系统-流媒体技术介绍.pdf
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1、1多媒体通信技术多媒体通信技术闽南理工学院闽南理工学院电子与电气工程系汤巧治电子与电气工程系汤巧治,Email:8.6 流媒体技术介绍流媒体技术介绍2011-12-19多媒体通信技术2流媒体技术流媒体技术七:流媒体技术软件应用七:流媒体技术软件应用七:流媒体技术软件应用七:流媒体技术软件应用六:流媒体技术的软件六:流媒体技术的软件六:流媒体技术的软件六:流媒体技术的软件五:流媒体系统的基本构成五:流媒体系统的基本构成五:流媒体系统的基本构成五:流媒体系统的基本构成四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程三:流媒体的
2、传输过程三:流媒体的传输过程二:流媒体的技术原理二:流媒体的技术原理二:流媒体的技术原理二:流媒体的技术原理一:流媒体定义一:流媒体定义一:流媒体定义一:流媒体定义2011-12-19多媒体通信技术3一:流媒体定义一:流媒体定义一:流媒体定义一:流媒体定义流媒体流媒体其实是一种多媒体文件,其在网络上传输的过程中 应用了流技术。所谓其实是一种多媒体文件,其在网络上传输的过程中 应用了流技术。所谓流技术流技术,就是把完整的影像和声音数据经 过压缩处理后保存在网站服务器上,用户可以边下载边收看,从而无需将整个压缩文件下载之后再观看的网络传输技术。流媒体技术有三大特点:(,就是把完整的影像和声音数据经
3、 过压缩处理后保存在网站服务器上,用户可以边下载边收看,从而无需将整个压缩文件下载之后再观看的网络传输技术。流媒体技术有三大特点:(1)能够实时播放音视频和多媒体内容,也可对其进行点播)能够实时播放音视频和多媒体内容,也可对其进行点播具有交互性。具有交互性。(2)边下载,边播放)边下载,边播放具有实时性具有实时性。(。(3)客户端接收、处理和回放一个流媒体文件,但该文件不在 客户端驻留,不占用客户端的存储空间,流媒体处理和播放完 随即被清除)客户端接收、处理和回放一个流媒体文件,但该文件不在 客户端驻留,不占用客户端的存储空间,流媒体处理和播放完 随即被清除不占用户计算机存储空间不占用户计算机
4、存储空间。只有同时符合这三个特点的才能称其为流媒体。只有同时符合这三个特点的才能称其为流媒体。2011-12-19多媒体通信技术4二:流媒体的技术原理二:流媒体的技术原理二:流媒体的技术原理二:流媒体的技术原理目前实现流媒体传输主要有两种方法:顺序流传输 和实时流传 输。目前实现流媒体传输主要有两种方法:顺序流传输 和实时流传 输。顺序流顺序流(progressive streaming)传输传输和和实时流实时流(realtime streaming)传输传输,它们分别适合于不同的应用场合。若视频为实时广播,或使用流式传输媒体服务器,或应用如,它们分别适合于不同的应用场合。若视频为实时广播,或
5、使用流式传输媒体服务器,或应用如 RTSP的实时协议,即为实时流式传输;若视频使用的实时协议,即为实时流式传输;若视频使用HTTP服务器,文件即通过顺序流发送。服务器,文件即通过顺序流发送。当然,流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。当然,流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。1、顺序流传输1、顺序流传输顺序流传输采用顺序下载的方式进行传输,在下载的同时用户 可以在线回放多媒体数据,但给定时刻只能观看已经下载的部 分,顺序流传输采用顺序下载的方式进行传输,在下载的同时用户 可以在线回放多媒体数据,但给定时刻只能观看已经下载的部 分,不能不能跳到尚未下载的部分,跳到尚未下载的部分,也不能也不能在
6、传输期间根据网络状 况对下载速度进行调整。在传输期间根据网络状 况对下载速度进行调整。2011-12-19多媒体通信技术51、顺序流传输1、顺序流传输图图8-45:利用:利用Web服务器传输视、音频的结构图服务器传输视、音频的结构图延时很大!延时很大!如何改进?如何改进?2011-12-19多媒体通信技术61、顺序流传输续1、顺序流传输续图图8-46:利用:利用Web服务器和服务器和元文件元文件传输视、音频的结构图传输视、音频的结构图顺序播放!顺序播放!如何改进?如何改进?2011-12-19多媒体通信技术7实时流式传输保证媒体信号带宽能够与当前网络状况相 匹配,从而使得流媒体数据总是被实时地
7、传送,因此特别适 合于现场事件。实时流式传输保证媒体信号带宽能够与当前网络状况相 匹配,从而使得流媒体数据总是被实时地传送,因此特别适 合于现场事件。实时流传输支持随机访问实时流传输支持随机访问,即用户可以通过 快进或者后退操作来观看前面或者后面的内容。从理论上讲,实时流媒体一经播放就不会停顿,但事实上仍有可能发生 周期性的暂停现象,尤其是在网络状况恶化时更是如此。与顺序流传输不同的是,实时流传输,即用户可以通过 快进或者后退操作来观看前面或者后面的内容。从理论上讲,实时流媒体一经播放就不会停顿,但事实上仍有可能发生 周期性的暂停现象,尤其是在网络状况恶化时更是如此。与顺序流传输不同的是,实时
8、流传输需要用到特定的流 媒体服务器,而且还需要特定网络协议的支持需要用到特定的流 媒体服务器,而且还需要特定网络协议的支持。在流式传输 的实现方案中,。在流式传输 的实现方案中,浏览器与服务器之间浏览器与服务器之间采用采用HTTP/TCP来传输控 制信息HTTP/TCP来传输控 制信息;流服务器与播放器流服务器与播放器之间用之间用RTP/UDP、TCP、RTP/UDP、TCP、RTSP(Real-time Streaming Protocol)RTSP(Real-time Streaming Protocol)等协议来传输控制信息、实时音/视频数据。等协议来传输控制信息、实时音/视频数据。2、
9、实时流传输(交互式流传输)2、实时流传输(交互式流传输)2011-12-19多媒体通信技术8交互式流传输交互式流传输图图8-46:视、音频交互式流传输的结构图:视、音频交互式流传输的结构图2011-12-19多媒体通信技术93、压缩编码技术 3、压缩编码技术 压缩编码技术是流媒体技术体系中的关键技术。压缩编码的基本原理是采用一定的编码方式,将文件的数据 结构进行重组:一方面,去掉一些重复或占而不用的空间,以达 到压缩编码技术是流媒体技术体系中的关键技术。压缩编码的基本原理是采用一定的编码方式,将文件的数据 结构进行重组:一方面,去掉一些重复或占而不用的空间,以达 到减小文件“尺寸”减小文件“尺
10、寸”的目的;另一方面,的目的;另一方面,将文件分成压缩包将文件分成压缩包,形 成数据流,形 成数据流,将原有的多媒体文件转化为具有流格式的流媒体。将原有的多媒体文件转化为具有流格式的流媒体。例如,Microsoft采用例如,Microsoft采用MPEG4MPEG4(最新版本为版本3)(最新版本为版本3)视频压缩 编码算法视频压缩 编码算法,能够基于视频内容编码,生成ASF格式流媒体,同时 支持多带宽、高带宽视频压缩编码,可以针对不同的网络环境生 成包含几种不同传输速率数据流的视频流,为高级流技术的运用 提供了可能性。,能够基于视频内容编码,生成ASF格式流媒体,同时 支持多带宽、高带宽视频压
11、缩编码,可以针对不同的网络环境生 成包含几种不同传输速率数据流的视频流,为高级流技术的运用 提供了可能性。2011-12-19多媒体通信技术10三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程流式传输的过程一般是这样的:流式传输的过程一般是这样的:用户选择某一用户选择某一 流媒体服务流媒体服务后,后,Web浏览器与浏览器与Web服务器之 间使用服务器之 间使用HTTP/TCP交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从 原始信息中检索出来;然后交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从 原始信息中检索出来;然后客户机上的客户机上的Web浏览器浏览器启动启动音音/视频视
12、频Helper程序程序,使用,使用 HTTP从从Web服务器中检索相关参数服务器中检索相关参数对对Helper程序初始化程序初始化。这些参数可能包括目录信息、音这些参数可能包括目录信息、音/视频数据的编码类型或与 音视频数据的编码类型或与 音/视频检索相关的服务器地址。视频检索相关的服务器地址。2011-12-19多媒体通信技术11三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程三:流媒体的传输过程Web 浏览器浏览器Web 服务器服务器A/V播放器播放器(音音/视 频视 频Helper程序程序)A/V服务器服务器1、HTTP/TCP控制信息 控制信息 RTSP/TCP(UDP)R
13、TP/RTCP/UDP数据信息数据信息元文件元文件2、定位、定位用户端用户端服务器图服务器图8-46:视、音频交互式流传输的结构图:视、音频交互式流传输的结构图2011-12-19多媒体通信技术12视、音频交互式流传输的命令交互过程图视、音频交互式流传输的命令交互过程图图图8-482011-12-19多媒体通信技术13标准体文件格式大文件流式编码软件或硬件标准体文件格式大文件流式编码软件或硬件流式媒体文件格式流式媒体文件格式流式数据流式数据四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式在网上虽能够以流的方式播放标准媒体文件格式,但效率不 高,需将媒体文件压缩、
14、编码成流式文件。流式文件格式经过特殊编码,适合在网络上边下载边播放。常用的流式文件类型有ASF、RM、SWF等。2011-12-19多媒体通信技术14Video/Audio文件扩展名媒体类型与名称文件扩展名媒体类型与名称.asfAdvanced Streaming Format(Microsoft).rmReal Video/Audio文件(Progressive Networks).raReal Audio文件(Progressive Networks).rpReal Pix文件(Progressive Networks.rtReal Text文件(Progressive Networks)
15、.swfShock Wave Flash(Micromedia).vivVideo Movie文件(Vivo Software)表表10.1 常用的流式文件类型常用的流式文件类型四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式目前,Internet上使用较多的流媒体格式主要有:RealNetworks公司的Real-Media、Apple公司的Quick-Time和 Microsoft公司的Windows-Media。2011-12-19多媒体通信技术15四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式1、RealNetworks
16、公司的RealMedia包括RealAudio、RealVideo和和RealFlash三类文件。其中:RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据;RealVideo用来传输不间断的视频数据;RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司新近联合 推出的一种高压缩比的动画格式。RealVideo的的.rm视频影像格式视频影像格式和和.ra的音频格式的音频格式.ra格式格式是该公司开发的新型流式音频Real Audio文件格式。.rm格式格式则是流式视频Real Vedio文件格式,主要用来在低速率的网 络上低速率的网 络上实时传输活动视频影像,可以根据网络数
17、据传输速率的不同而采用 不同的压缩比率;在数据传输过程中边下载边播放视频影像,从而实现 影像数据的实时传送和播放影像数据的实时传送和播放。客户端通过Real Player播放器播放器进行播放。2011-12-19多媒体通信技术16四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式2、Apple公司的QuickTime于1991年登台亮相,是Apple公 司面向专业视频编辑、Web网站创建和CD-ROM内容制作领 域开发的多媒体技术平台。QuickTime支持几乎所有主流的个人计算平台,是数字媒体 领域事实上的工业标准是数字媒体 领域事实上的工业标准:是创建3D动画
18、、实时效果、虚拟 现实、A/V和其他数字流媒体的重要基础。QuickTime的的.qt格式格式QuickTime Movie的.qt格式是Apple公司开发的一种音频、视频文 件格式,用于保存音频和视频信息,具有先进的音频和视频功能。由包括Apple Mac OS,Microsoft Windows 95/98/NT在内的所有 主流计算机操作系统支持。Quicktime文件格式支持25 位彩色,支持 RLC、JPEG等领先的集成压缩技术,提供150多种视频效果。2011-12-19多媒体通信技术17四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式3、Micros
19、oft公司的Windows Media的核心是ASF,即,即(Advanced Stream Format)。.asf 格式格式是一种数据格式,音频、视频、图像以及控制命令脚本 等多媒体信息通过这种ASF格式,以网络数据包的形式传输,实 现流式多媒体内容发布。其中,在网络上传输的内容就称为ASF Stream。ASF支持任意 的压缩/解压缩编码方式,并可以使用任何一种底层网络传输协 议,具有很大的灵活性。它的使用与windows操作系统是分不开的,其播放器播放器Microsoft Media Player已经与windows捆绑在一起,不仅用于Web方式播 放,还可以用于在浏览器以外的地方来播
20、放影音文件。2011-12-19多媒体通信技术18四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式四:常见流式文件格式4、Macromedia的Shockwave Flash技术技术:用户通过这一技术可以方便地在Web页面中加入图像、动画以及交互 式界面等操作。此外,在Shockwave Flash中还采用了矢量图形技术,使 得文件下载播放速度明显提高。Macromedia又成功地推出了Shockwave for Authorware、Shockwave for Director技术,并对它们进行了优化,同时推出Streaming Shockwave,即 通过流的方式使用户在客户端
21、实现一边下载一边播放的功能。Flash的的.swf格式格式.swf 是基于Macromedia公司Shockwave技术的流式动画格式,是用 Flash软件制作的一种格式,源文件为.fla格式,由于其体积小、功 能强、交互能力好、支持多个层和时间线程等特点,故越来越多地 应用到网络动画中。SWF文件是Flash的其中一种发布格式,已广泛 用于Internet上,客户端安装Shockwave的插件即可播放。2011-12-19多媒体通信技术19五:流媒体系统的基本构成五:流媒体系统的基本构成五:流媒体系统的基本构成五:流媒体系统的基本构成?媒体内容制作媒体内容制作?包括媒体采集与编码;包括媒体采
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